JP4593236B2 - Dimensional measurement scanning electron microscope system, circuit pattern shape evaluation system and method - Google Patents

Dimensional measurement scanning electron microscope system, circuit pattern shape evaluation system and method Download PDF

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Description

本発明は、半導体リソグラフィ工程において、半導体ウェーハ上に形成した回路パターンの仕上がり状態を評価するための寸法計測走査型電子顕微鏡システム並びに回路パターン形状の評価システム及びその方法に関し、さらに詳細に述べると、半導体ウェーハ上に実際に形成した回路パターンと目的とする設計回路パターン形状との比較により、形成した回路パターンの仕上がり状態を評価するためのシステムおよび方法に関するものである。   The present invention relates to a dimension measurement scanning electron microscope system and a circuit pattern shape evaluation system and method for evaluating a finished state of a circuit pattern formed on a semiconductor wafer in a semiconductor lithography process. The present invention relates to a system and method for evaluating a finished state of a formed circuit pattern by comparing a circuit pattern actually formed on a semiconductor wafer with a target design circuit pattern shape.

半導体製造工程において、CAD装置を用いて設計した素子パターン、または配線パターン等の回路パターン形状をフォトマスク(レチクル)を用いて、ウェーハ上に転写して各種半導体デバイスを製造することを行っているが、近年における高集積化技術の発達により素子・配線が、微細化してきている。この微細化に伴い回路パターンを露光する光源の波長よりもウェーハ上に転写される回路パターン寸法が小さくなり、フォトマスクに形成した微細な回路パターンを所望の解像度にてレジストに転写することが困難になりつつある。その結果、図1に示すように、フォトマスクに形成された回路パターン(101)と露光により形成されるレジストパターン(102)の形状の相違が著しくなっている。例えば、フォトマスクに形成した正方形の回路パターンに基づくレジストパターン(103)が円形形状(104)になったり、フォトマスクの直角に曲がるコーナ部(105)が、レジストパターンにおいて、丸い形状(106)になったりする。更には、フォトマスクにおいて矩形形状のライン部と矩形形状のスペース部が交互に規則正しく形成され、且つライン部とスペース部が所定の大きさを有するパターンが、レジストパターンにおいて、ライン部とスペース部が交互に正しく転写されなかったり、ライン部とスペース部が所定の大きさから逸脱するといった現象も生じる。これらのレジストパターンにおけるパターン形状劣化は、光近接効果(OPE)と呼ばれる物理現象に起因する。そして、このようなレジストパターンのパターン形状劣化は、半導体製品の動作不良の原因となる。そこで予めフォトマスクに形成するパターンを変形補正することで、形成するレジストパターンのパターン形状劣化を是正することが行われている。例えば、レジストパターンの形状の改善をもたらすが、それ自身の形状は転写されない微小な補正パターンを、フォトマスクの回路パターンに接して、若しくは、近接・隣接して配置する方法、あるいは、設定サイズよりも大きなサイズの部分又は小さなサイズの部分をフォトマスクの回路パターンに適宜設ける方法がある。このような補正技術を光近接補正(OPC(Optical Proximity Correction))技術と呼ぶ。このようにして形成されたレジストパターンは、微細化が著しいところで使われており、フォトマスクパターンの設計形状とウェーハ上に実際に形成したレジストパターン転写形状との僅かな差異が出来上がった半導体デバイスの性能に大きな影響を与える結果となり、品質管理上の重要な問題となっている。この問題を解決するため、従来は、高精度に計測できる測長SEM等を用いてウェーハ上に形成したパターンのライン幅の寸法計測を行い、マスク設計、露光、その他のプロセス条件の最適化を行ってきた。しかし、今後は、更に加速する設計パターンの微細化に伴い、ライン幅の寸法計測のみではなく、レジストパターンの詳細な形成状態を把握可能な計測・評価方法が必要となってくる。   In the semiconductor manufacturing process, various semiconductor devices are manufactured by transferring a circuit pattern shape such as an element pattern or wiring pattern designed using a CAD apparatus onto a wafer using a photomask (reticle). However, with the recent development of high integration technology, elements and wirings are becoming finer. With this miniaturization, the size of the circuit pattern transferred onto the wafer becomes smaller than the wavelength of the light source that exposes the circuit pattern, making it difficult to transfer the fine circuit pattern formed on the photomask to the resist with the desired resolution. It is becoming. As a result, as shown in FIG. 1, the difference in shape between the circuit pattern (101) formed on the photomask and the resist pattern (102) formed by exposure is significant. For example, a resist pattern (103) based on a square circuit pattern formed on a photomask has a circular shape (104), or a corner portion (105) that bends at a right angle of the photomask has a round shape (106). It becomes. Furthermore, a pattern in which rectangular line portions and rectangular space portions are regularly and alternately formed in the photomask and the line portions and the space portions have a predetermined size is formed in the resist pattern. There are also phenomena in which the images are not correctly transferred alternately or the line portion and the space portion deviate from a predetermined size. The pattern shape deterioration in these resist patterns is caused by a physical phenomenon called optical proximity effect (OPE). Such pattern shape deterioration of the resist pattern causes a malfunction of the semiconductor product. In view of this, the pattern shape deterioration of the resist pattern to be formed is corrected by correcting the pattern formed on the photomask in advance. For example, it can improve the shape of the resist pattern, but its own shape is not transferred. A fine correction pattern is placed in contact with, close to, or adjacent to the photomask circuit pattern. There is a method of appropriately providing a large size portion or a small size portion in the circuit pattern of the photomask. Such a correction technique is called an optical proximity correction (OPC (Optical Proximity Correction)) technique. The resist pattern formed in this way is used in places where the miniaturization is remarkable, and the difference between the design shape of the photomask pattern and the resist pattern transfer shape actually formed on the wafer has been completed. As a result, the performance is greatly affected, which is an important problem in quality control. In order to solve this problem, conventionally, the line width of the pattern formed on the wafer is measured using a measuring SEM that can be measured with high accuracy, and the mask design, exposure, and other process conditions are optimized. I went. However, in the future, along with further miniaturization of the design pattern that is further accelerated, not only the measurement of the line width dimension but also a measurement / evaluation method capable of grasping the detailed formation state of the resist pattern will be required.

なお、半導体ウェーハのパターン形状評価技術については、特開2002−31525号公報、特開2002−353280号公報及び特開2004−228394号公報において知られている。その外、従来技術として、特開平8−160598号公報、特開2000−58410号公報、特開2002−81914号公報、特開2003−16463号公報及び特開2003−21605号公報が知られている。   The semiconductor wafer pattern shape evaluation technique is known in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2002-31525, 2002-353280, and 2004-228394. In addition, JP-A-8-160598, JP-A-2000-58410, JP-A-2002-81914, JP-A-2003-16463, and JP-A-2003-21605 are known as conventional techniques. Yes.

特開2002−31525号公報JP 2002-31525 A 特開2002−353280号公報JP 2002-353280 A 特開2004−228394号公報JP 2004-228394 A 特開平8−160598号公報JP-A-8-160598 特開2000−58410号公報JP 2000-58410 A 特開2002−81914号公報JP 2002-81914 A 特開2003−16463号公報JP 2003-16463 A 特開2003−21605号公報JP 2003-21605 A

先に述べたように、半導体製造工程における高集積化技術の発達による素子・配線の微細化に伴い、微細化技術である光近接補正(OPC)技術を使い回路パターンが形成されるようになった。このように形成する回路パターンが微細になると、回路パターン端部の位置、回路パターン角部の丸まりの程度、近接する回路パターン間距離などの回路パターンの詳細な幾何学的特徴が半導体デバイス性能に影響を及ぼすようになり、従来のライン幅の寸法計測のみではレジストパターンの仕上がり状態を十分に評価できなくなる。   As described above, with the miniaturization of elements and wiring due to the development of high integration technology in the semiconductor manufacturing process, circuit patterns are formed using optical proximity correction (OPC) technology, which is a miniaturization technology. It was. When the circuit pattern formed in this way becomes finer, detailed geometric features of the circuit pattern such as the position of the edge of the circuit pattern, the degree of rounding of the circuit pattern corners, and the distance between adjacent circuit patterns contribute to semiconductor device performance. As a result, the finished state of the resist pattern cannot be sufficiently evaluated only by the conventional line width measurement.

本発明の目的は、上記課題を解決すべく、半導体リソグラフィ工程において、微細化技術である光近接補正(OPC)技術を使い回路パターンが形成されるようになっても微細パターンの仕上がり状態を評価することができるようにした寸法計測走査型電子顕微鏡システム並びに回路パターン形状の評価システム及びその方法を提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-described problems, and evaluate the finished state of a fine pattern even if a circuit pattern is formed using an optical proximity correction (OPC) technique which is a miniaturization technique in a semiconductor lithography process. Another object of the present invention is to provide a dimension measurement scanning electron microscope system, a circuit pattern shape evaluation system, and a method thereof.

上記目的を達成するために、本発明は、実際にマスクに形成された回路パターンを所定の露光条件を有する露光装置を用いて被露光基板に露光された露光回路パターンの観測データを取得する電子式若しくは光学式観測顕微鏡と、CAD装置等から得られる前記露光回路パターンの設計データを入力する入力手段と、該入力手段で入力された露光回路パターンの設計データと前記観測顕微鏡により取得される露光回路パターンの観測データとを重ね合わせ処理し、該重ね合せ処理された両者の差異を示す1次元或いは2次元の幾何学的特徴を定量化することによって前記露光の光近接補正評価のための評価指標を算出する評価指標算出手段とを備えたことを特徴とする回路パターン形状の評価システム及びその方法である。   In order to achieve the above object, the present invention provides an electronic device for acquiring observation data of an exposure circuit pattern in which a circuit pattern actually formed on a mask is exposed on an exposed substrate using an exposure apparatus having a predetermined exposure condition. Type or optical observation microscope, input means for inputting the design data of the exposure circuit pattern obtained from a CAD device, etc., exposure circuit pattern design data input by the input means and exposure acquired by the observation microscope Evaluation for the optical proximity correction evaluation of the exposure by superimposing the observation data of the circuit pattern, and quantifying the one-dimensional or two-dimensional geometric feature indicating the difference between the superposed processes. An evaluation system and method for a circuit pattern shape, comprising an evaluation index calculation means for calculating an index.

また、本発明は、前記評価指標算出手段において、前記定量化する幾何学的特徴は、回路パターンのライン幅の寸法値、回路パターン端部の設計位置からの後退寸法、近接する回路パターン間の距離、回路パターン角部の丸まりの程度、円形若しくは楕円形回路パターンの半径若しくは短径と長径との比、回路パターンの面積、の全て又は一部であることを特徴とする。   Further, according to the present invention, in the evaluation index calculation means, the geometric feature to be quantified includes a line width dimension value of the circuit pattern, a receding dimension from the design position of the circuit pattern end, and between adjacent circuit patterns. It is characterized in that it is all or a part of the distance, the degree of rounding of the circuit pattern corner, the radius or the ratio of the minor axis to the major axis of the circular or elliptical circuit pattern, and the area of the circuit pattern.

また、本発明は、更に、マスク設計処理部で作成されたマスクの回路パターンの設計データと前記所定の露光条件とを入力する入力手段を有し、該入力手段によって入力された前記マスクの回路パターンの設計データと前記所定の露光条件とに基づいて前記マスクの回路パターンの設計データを被露光基板に露光した際の転写回路パターンのデータを計算して求める露光シミュレータを備え、前記評価指標算出手段において、露光シミュレータによって求められた転写回路パターンのデータと前記露光回路パターンの観測データとをマッチング処理して相関が取れる転写回路パターンのデータの位置を算出し、該算出された転写回路パターンのデータの位置に前記露光回路パターンの設計データを差し替えて位置付けすることにより前記露光回路パターンの設計データと前記露光回路パターンの観測データとを重ね合わせ処理するように構成したことを特徴とする。   The present invention further includes input means for inputting design data of the circuit pattern of the mask created by the mask design processing unit and the predetermined exposure condition, and the circuit of the mask inputted by the input means. An exposure simulator for calculating and calculating the evaluation index by calculating transfer circuit pattern data when the mask circuit pattern design data is exposed on the substrate to be exposed based on the pattern design data and the predetermined exposure condition; In the means, the transfer circuit pattern data obtained by the exposure simulator and the exposure circuit pattern observation data are matched to calculate the position of the transfer circuit pattern data that can be correlated, and the calculated transfer circuit pattern data The exposure is performed by replacing the design data of the exposure circuit pattern at the data position. Characterized by being configured to process the overlay and the design data of the road pattern and observation data of the exposure circuit pattern.

また、本発明は、前記露光シミュレータにおいて、前記計算して求める転写回路パターンのデータは、光強度分布を適当な光強度で切断して得られる断面形状のデータ、或いは前記光強度分布を切断する光強度を変動させて各光強度で得られる断面形状のデータの内前記露光回路パターンの観測データと形状が近くなる選択された断面形状のデータであることを特徴とする。   Further, in the exposure simulator according to the present invention, the calculated transfer circuit pattern data is obtained by cutting the light intensity distribution with an appropriate light intensity or by cutting the light intensity distribution. Of the cross-sectional shape data obtained by varying the light intensity, the cross-sectional shape data obtained is the selected cross-sectional shape data that is close in shape to the observation data of the exposure circuit pattern.

また、本発明は、前記評価指標算出手段において、前記露光回路パターンの観測データ及び前記露光回路パターンの設計データの全て或いは一部を重ね合わせて表示する表示手段を有することを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that the evaluation index calculation means includes a display means for displaying the observation data of the exposure circuit pattern and the design data of the exposure circuit pattern in an overlapped manner.

また、本発明は、前記評価指標算出手段において、前記定量化された幾何学的特徴量の全て或いは一部を表示する表示手段を有することを特徴とする。   In the present invention, the evaluation index calculation means includes display means for displaying all or part of the quantified geometric feature value.

また、本発明は、前記露光シミュレータにおいて、前記マスクの回路パターンの設計データ及び前記転写回路パターンのデータの全て或いは一部を重ね合わせて表示する表示手段を有することを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that the exposure simulator further comprises display means for displaying the design data of the circuit pattern of the mask and the data of the transfer circuit pattern in an overlapped manner.

また、本発明は、前記評価指標算出手段において、前記算出された評価指標が、許容範囲外であると判断された場合に、マスク設計処理部又は露光装置に対して、前記評価指標が許容範囲外である致命個所の位置情報、評価指標の種類及び評価指標値をフィードバックする手段を有することを特徴とする。   Further, according to the present invention, when the evaluation index calculation means determines that the calculated evaluation index is outside the allowable range, the evaluation index is within the allowable range for the mask design processing unit or the exposure apparatus. It is characterized by having means for feeding back the position information of the critical location outside, the kind of evaluation index, and the evaluation index value.

また、本発明は、前記評価指標算出手段において、前記算出された評価指標が、許容範囲外であると判断された場合に、警告を出力する手段を有することを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that the evaluation index calculation means has means for outputting a warning when it is determined that the calculated evaluation index is out of an allowable range.

また、本発明は、実際にマスクに形成された回路パターンを所定の露光条件を有する露光装置を用いて被露光基板に露光された露光回路パターンのSEM観測データを取得する寸法計測走査型電子顕微鏡システム(測長SEMシステム)であって、CAD装置等から得られる前記露光回路パターンの設計データを入力する入力手段と、該入力手段で入力された露光回路パターンの設計データと前記取得される露光回路パターンのSEM観測データとを重ね合わせ処理し、該重ね合せ処理された両者の差異を示す1次元或いは2次元の幾何学的特徴を定量化することによって前記露光の光近接補正評価のための評価指標を算出する評価指標算出手段とを備えたことを特徴とする。   Further, the present invention provides a dimension measurement scanning electron microscope for acquiring SEM observation data of an exposure circuit pattern in which a circuit pattern actually formed on a mask is exposed on an exposed substrate using an exposure apparatus having predetermined exposure conditions. An input unit for inputting design data of the exposure circuit pattern obtained from a CAD apparatus or the like, a design data of the exposure circuit pattern input by the input unit, and the acquired exposure By superimposing the SEM observation data of the circuit pattern, and quantifying the one-dimensional or two-dimensional geometric feature indicating the difference between the two subjected to the superimposition processing, the optical proximity correction evaluation for the exposure is performed. An evaluation index calculating means for calculating an evaluation index is provided.

また、本発明は、前記測長SEMシステムにおいて、更に、マスク設計処理部で作成されたマスクの回路パターンの設計データと前記所定の露光条件とを入力する入力手段を有し、該入力手段によって入力された前記マスクの回路パターンの設計データと前記所定の露光条件とに基づいて前記マスクの回路パターンの設計データを被露光基板に露光した際の転写回路パターンのデータを計算して求める露光シミュレータを備え、前記評価指標算出手段において、前記露光シミュレータによって求められた転写回路パターンのデータと前記露光回路パターンのSEM観測データとをマッチング処理して相関が取れる転写回路パターンのデータの位置を算出し、該算出された転写回路パターンのデータの位置に前記露光回路パターンの設計データを差し替えて位置付けすることにより前記露光回路パターンの設計データと前記露光回路パターンのSEM観測データとを重ね合わせ処理するように構成したことを特徴とする。   In the length measurement SEM system, the present invention further includes input means for inputting design data of a circuit pattern of a mask created by a mask design processing unit and the predetermined exposure condition, and the input means An exposure simulator that calculates and calculates transfer circuit pattern data when the mask circuit pattern design data is exposed on the substrate to be exposed based on the input mask circuit pattern design data and the predetermined exposure conditions. In the evaluation index calculation means, the transfer circuit pattern data obtained by the exposure simulator and the SEM observation data of the exposure circuit pattern are matched to calculate the position of the transfer circuit pattern data that can be correlated. The design data of the exposure circuit pattern at the calculated transfer circuit pattern data position Replaced by characterized by being configured to process superimposing the SEM observation data of the exposure circuit pattern and the design data of the exposure circuit pattern by positioning.

本発明によれば、光近接補正(OPC)評価に必要な高精度且つ詳細な評価指標値を露光回路パターン(レジストパターン)の観測画像から算出することで、従来は出来なかった詳細なパターン形状評価が可能となり、マスク設計の効率化が図れる。   According to the present invention, a high-precision and detailed evaluation index value necessary for optical proximity correction (OPC) evaluation is calculated from an observation image of an exposure circuit pattern (resist pattern), thereby making it possible to obtain a detailed pattern shape that could not be achieved in the past Evaluation is possible and the efficiency of mask design can be improved.

また、本発明によれば、各評価指標値は定量的に表現されるので、評価を効率的に行うことが可能になる。   Further, according to the present invention, each evaluation index value is expressed quantitatively, so that the evaluation can be performed efficiently.

本発明に係る半導体リソグラフィ工程で得られるレジストパターンにおける微細パターンの仕上がり状態を評価することができるようにした寸法計測走査型電子顕微鏡システム並びに回路パターン形状の評価システム及びその方法の実施の形態について図面を用いて説明する。   DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a dimension measurement scanning electron microscope system, a circuit pattern shape evaluation system, and a method thereof, which can evaluate a fine pattern finished state in a resist pattern obtained in a semiconductor lithography process according to the present invention Will be described.

即ち、本発明は、半導体リソグラフィ工程で形成された回路パターンを電子式或いは光学式観測顕微鏡等で観測した画像データと回路パターンの設計データとの差異を定量化し、パターン形状状態をあらわす幾何学的特徴量を算出することにある。   That is, the present invention quantifies the difference between the image data obtained by observing the circuit pattern formed in the semiconductor lithography process with an electronic or optical observation microscope and the design data of the circuit pattern, and expresses the geometric state representing the pattern shape state. The feature amount is to be calculated.

特に、微細な回路パターンでは、回路パターン形状の僅かな違いがデバイス性能に影響を与えることから、上述の幾何学特徴量は高精度に求める必要があり、そのため設計回路パターンのデータと露光回路パターン(レジストパターン)の観測データとの差異を求めるための両データの重ね合わせ処理も高精度に行う必要がある。しかし設計データとレジストパターンは、前述のOPE(光近接効果)により、形状が大きく乖離している場合があるため、そのまま両パターンを用いて重ね合せ処理を正確に行うことは困難である。   In particular, in a fine circuit pattern, a slight difference in circuit pattern shape affects device performance. Therefore, it is necessary to obtain the above geometric feature value with high accuracy. It is also necessary to perform the overlay processing of both data for obtaining the difference from the observation data of (resist pattern) with high accuracy. However, since the design data and the resist pattern may be largely different from each other due to the above-mentioned OPE (optical proximity effect), it is difficult to accurately perform the overlay process using both patterns as they are.

そこで、本発明は、設計データとレジストパターンの観測データとの高精度の重ね合わせ処理を行う方法を提案し、微細なパターンの仕上がり状態を評価する為の高精度な幾何学特徴量を算出することを可能とした。   Therefore, the present invention proposes a method for performing high-precision overlay processing between design data and resist pattern observation data, and calculates high-precision geometric features for evaluating the finished state of a fine pattern. Made it possible.

(1)実施の形態の全体の流れ
図2は、本発明に係る半導体リソグラフィ工程におけるOPC(光近接補正)評価フローの概要図である。
(1) Overall Flow of Embodiment FIG. 2 is a schematic diagram of an OPC (optical proximity correction) evaluation flow in a semiconductor lithography process according to the present invention.

以下、フローを簡単に説明する。本フローの第1のステップ(Step1)201では、例えば図5に示すマスク設計処理部517において、所望の動作を実現する露光回路パターンの設計データ(200)をもとに、光近接効果(OPE(Optical Proximity Effect))を考慮に入れたマスク設計を行い、マスクパターン(マスク露光パターン)を製造する。次に、第2のステップ(Step2)202では、図5に示す露光装置519において、第1のステップ201で製造されたマスクパターンをもとに露光を行い、半導体ウェーハ上にレジストパターン(露光回路パターン)を形成する。次に、第3のステップ(Step3)203では、形成したレジストパターンを例えば図5に示す寸法計測走査型電子顕微鏡(以下、測長SEM)により計測し、SEM画像のデータを得る。このようにレジストパターンを測長SEMにより計測し、SEM画像を得るようにしたのは、半導体ウェーハ上に形成されるレジストパターンが100nm〜80nm、更にはそれ以下の65nm〜30nmへと超微細化傾向にあるためである。レジストパターンが100nm〜80nm程度以上であれば、光学顕微鏡、例えば紫外光学顕微鏡でも寸法計測画像のデータを取得することは可能である。次に、第4のステップ(Step4)204では、例えば図5に示す画像処理部511において、例えばマスク設計処理部517またはCAD装置から得られる最初の設計データ200を基に露光シミュレーション処理206によって得られる転写パターンと第3のステップ203で測長SEMから得たSEM画像とで検索・照合処理することにより両者を重ね合わせ(マッチング処理し)、第5のステップ(Step5)205では、第4のステップ204で重ね合わせした回路パターンの設計データとレジストパターンのSEM画像との差異を評価し、レジストパターンの出来ばえを評価し、その評価結果(OPC評価ポイントに対するOPC評価指標算出結果)をワークステーション(全体制御部)515に提供してGUIの画面等に出力する。該出力された評価結果において、形成されたレジストパターンが評価基準を満たす場合には、半導体ウェーハを次の半導体プロセス工程に進める(209)。一方、形成されたレジストパターンの出来ばえが評価基準を満たさない場合には、その情報をマスク設計処理部517でのマスク設計・作成ステップ(第1のステップ)201にフィードバックし(208)、マスク設計の修正を行い、再びマスクパターンを作成する。所望のレジストパターンが形成できるまで、本処理を繰り返し行う。ここでいう評価基準とは、形成したレジストパターンと設計データとの乖離の程度が、目標とする回路が正常に動作する許容範囲内で在るか否かを判断する基準である。本評価基準値は、回路設計段階(200)あるいはマスクパターン設計段階(201)で、設計回路の動作特性等を鑑みて設定される。以上のようにして光近接補正(OPC)評価を行い、所望のレジストパターンを得る為のマスクパターンを得る。   The flow will be briefly described below. In the first step (Step 1) 201 of this flow, for example, in the mask design processing unit 517 shown in FIG. 5, based on the design data (200) of the exposure circuit pattern that realizes a desired operation, the optical proximity effect (OPE) (Optical Proximity Effect)) is taken into consideration, and a mask pattern (mask exposure pattern) is manufactured. Next, in the second step (Step 2) 202, the exposure apparatus 519 shown in FIG. 5 performs exposure based on the mask pattern manufactured in the first step 201, and a resist pattern (exposure circuit) is formed on the semiconductor wafer. Pattern). Next, in a third step (Step 3) 203, the formed resist pattern is measured by, for example, a dimension measurement scanning electron microscope (hereinafter, length measurement SEM) shown in FIG. 5 to obtain SEM image data. In this way, the resist pattern is measured by the length measuring SEM, and the SEM image is obtained because the resist pattern formed on the semiconductor wafer is 100 nm to 80 nm and further reduced to 65 nm to 30 nm. It is because it is in a tendency. If the resist pattern is about 100 nm to 80 nm or more, it is possible to acquire the data of the dimension measurement image even with an optical microscope, for example, an ultraviolet optical microscope. Next, in a fourth step (Step 4) 204, for example, the image processing unit 511 shown in FIG. 5 obtains the exposure simulation processing 206 based on the initial design data 200 obtained from, for example, the mask design processing unit 517 or the CAD apparatus. The transfer pattern and the SEM image obtained from the length measurement SEM in the third step 203 are searched and collated to superimpose them (matching processing). In the fifth step (Step 5) 205, the fourth step The difference between the circuit pattern design data superimposed in step 204 and the SEM image of the resist pattern is evaluated, the quality of the resist pattern is evaluated, and the evaluation result (the OPC evaluation index calculation result for the OPC evaluation point) is sent to the workstation ( Provided to the overall control unit) 515 on the GUI screen etc. Forces. If the formed resist pattern satisfies the evaluation criteria in the output evaluation result, the semiconductor wafer is advanced to the next semiconductor process step (209). On the other hand, if the quality of the formed resist pattern does not satisfy the evaluation criteria, the information is fed back to the mask design / creation step (first step) 201 in the mask design processing unit 517 (208), and the mask design is performed. Then, the mask pattern is created again. This process is repeated until a desired resist pattern can be formed. The evaluation criterion here is a criterion for determining whether or not the degree of deviation between the formed resist pattern and the design data is within an allowable range in which the target circuit operates normally. This evaluation reference value is set at the circuit design stage (200) or the mask pattern design stage (201) in consideration of the operating characteristics of the design circuit. As described above, optical proximity correction (OPC) evaluation is performed to obtain a mask pattern for obtaining a desired resist pattern.

以下、本発明に係るOPC(光近接補正)評価の詳細について説明する。   Details of the OPC (optical proximity correction) evaluation according to the present invention will be described below.

(2)CAD−SEM重ね合わせ処理
測長SEMにおける一般的な計測ポイントの位置合わせは、ウェーハ上のアライメント用パターンを基準として、評価ポイントとアライメント用パターンとの位置関係(方向及び距離)を予め保存しておき、測定する際には、該アライメント用パターンから評価ポイントまでの、測長SEMのステージシフト若しくはビームシフトすることで行っている。しかし、OPC評価のように高倍率(例えば計測視野5μm〜0.5μm)で計測を行う場合、アライメント用パターンからの評価ポイントまでの移動誤差の影響を受け、CADデータとレジストパターンとの重ね合わせの精度が悪くなる。そこで、詳細なOPC評価を行う為に必要な数nm程度の重ね合わせ精度を行う為に、以下のような重ね合わせ処理を行う。
(2) CAD-SEM overlay processing In general measurement point alignment in the length measurement SEM, the positional relationship (direction and distance) between the evaluation point and the alignment pattern is determined in advance with reference to the alignment pattern on the wafer. When storing and measuring, the length measurement SEM stage shift or beam shift from the alignment pattern to the evaluation point is performed. However, when measurement is performed at a high magnification (for example, measurement field of view 5 μm to 0.5 μm) as in OPC evaluation, the CAD data and the resist pattern are overlaid due to the influence of the movement error from the alignment pattern to the evaluation point. The accuracy of is worse. Therefore, the following overlay processing is performed in order to perform overlay accuracy of about several nanometers necessary for performing detailed OPC evaluation.

即ち、設計データとレジストパターンのSEM画像の重ね合わせ処理について述べる。上記の評価フローの第5のステップ5におけるレジストパターンの出来ばえ評価は、設計データ(300)とレジストパターンのSEM画像(303)との差異を評価することで実現する。その為、図3に示すように、露光回路パターンの設計データ(300)とレジストパターンのSEM画像(303)を重ね合わせ処理し(304)、両者の差異を定量化(数値化)(定量化する方法については後述)する。重ね合わせ処理は、両者をマッチング処理(詳細は後述)することで実現する。しかし設計データそのもの(300)と、レジストパターンのSEM画像(303)とでマッチング処理を行う場合、露光工程でのOPE(光近接効果)で、両者の形状が大きく乖離していることが多く、重ね合わせに失敗するか、若しくは重ね合わせの精度が悪くなる場合がある。   That is, an overlay process of design data and an SEM image of a resist pattern will be described. The resist pattern completion evaluation in the fifth step 5 of the above evaluation flow is realized by evaluating the difference between the design data (300) and the SEM image (303) of the resist pattern. Therefore, as shown in FIG. 3, the exposure circuit pattern design data (300) and the resist pattern SEM image (303) are superimposed (304), and the difference between them is quantified (quantified) (quantified). How to do this will be described later). The superimposing process is realized by matching the two (details will be described later). However, when the matching process is performed between the design data itself (300) and the SEM image (303) of the resist pattern, the shapes of the two are often greatly separated by OPE (optical proximity effect) in the exposure process. There are cases where the overlaying fails or the accuracy of the overlaying deteriorates.

ところで、高精度なOPC評価に行う為には、設計データ(300)とレジストパターンのSEM画像(303)の重ね合わせ処理を高精度に行う必要がある。そこで、本発明では、設計したマクスパターンで露光した際に形成される転写パターン(302)について露光シミュレータ(図5に示すワークステーション(全体制御部)515)を用いて算出(図2に示す206)し、シミュレーションにより得られる転写パターン(302)とレジストパターン(303)とをマッチング処理(305)を行うことで、位置あわせの精度を向上させる。これは、設計データに比べて転写パターンのほうが、実際のレジストパターン形状に近いことにより、位置合わせの精度が向上するからである。   By the way, in order to perform highly accurate OPC evaluation, it is necessary to perform overlay processing of design data (300) and an SEM image (303) of a resist pattern with high accuracy. Therefore, in the present invention, the transfer pattern (302) formed when exposed with the designed max pattern is calculated using an exposure simulator (workstation (overall control unit) 515 shown in FIG. 5) (206 shown in FIG. 2). Then, the matching process (305) is performed on the transfer pattern (302) and the resist pattern (303) obtained by the simulation, thereby improving the alignment accuracy. This is because the accuracy of alignment is improved because the transfer pattern is closer to the actual resist pattern shape than the design data.

本方法の概要を、図3を用いて説明する。露光シミュレータ515は、マスク設計処理部517において設計データ(300)を基に計算により作成されたマスクパターンのデータ(301)を基に、半導体ウェーハ上に形成されるレジストの転写パターンを算出(詳細は後述)する。算出した転写パターン(302)と実際のレジストパターン(303)とでマッチング処理を行い、両パターンの重ね合わせを行う(305)。ここでマスクパターン(301)に基づいて算出される転写パターン(302)と設計データ(300)の位置関係は、シミュレーション処理内部で既知であるから、例えば画像処理部511でのOPC評価において、設計データ(300)を転写パターン(302)に対して差し替えて位置付けすることで、設計データ(300)とレジストパターン(303)を重ね合わせた結果を得ることができる(304)。   The outline of this method will be described with reference to FIG. The exposure simulator 515 calculates the transfer pattern of the resist formed on the semiconductor wafer based on the mask pattern data (301) created by calculation based on the design data (300) in the mask design processing unit 517 (details). Will be described later). A matching process is performed between the calculated transfer pattern (302) and the actual resist pattern (303), and the two patterns are superimposed (305). Here, since the positional relationship between the transfer pattern (302) calculated based on the mask pattern (301) and the design data (300) is known in the simulation process, for example, in the OPC evaluation in the image processing unit 511, the design is performed. By replacing the data (300) with the transfer pattern (302) and positioning it, a result of superimposing the design data (300) and the resist pattern (303) can be obtained (304).

上述の露光シミュレーションを用いた転写パターンの算出方法の概要を、図4を用いて説明する。露光シミュレーション(露光シミュレータ515)に、マクスデータ(401)及び露光条件(光の波長λ、開口数NA、光源の見かけの大きさσ(Partial coherence)、デフォーカス等に関する条件)を入力することで、設計したマスクデータで露光した場合の光強度分布(403)が算出できる。当然、露光シミュレータ515には、マクスデータ(401)及び露光条件を入力する入力手段を有することになる。そして、図5に示すように、マスクデータ401については例えばマスク設計処理部517からネットワーク516を介して入力し、露光条件については露光装置519からネットワーク516を介して入力すればよい。この場合、入力手段としてはマスク設計処理部517、露光装置519及びネットワーク516で構成されることになる。   An outline of a transfer pattern calculation method using the above-described exposure simulation will be described with reference to FIG. By inputting max data (401) and exposure conditions (light wavelength λ, numerical aperture NA, apparent size σ (partial coherence), defocus, etc.) to the exposure simulation (exposure simulator 515). The light intensity distribution (403) when exposed with the designed mask data can be calculated. Naturally, the exposure simulator 515 has input means for inputting the max data (401) and the exposure conditions. As shown in FIG. 5, for example, the mask data 401 may be input from the mask design processing unit 517 via the network 516, and the exposure conditions may be input from the exposure apparatus 519 via the network 516. In this case, the input means includes a mask design processing unit 517, an exposure apparatus 519, and a network 516.

次に、露光シミュレータについて説明する。即ち、図4に示したように、露光シミュレータを用いることで、入力手段により入力された、計測対象(レジストパターン)を形成したマスクデータ(401)及び露光条件を基に、設計したマスク(レチクル)データで露光した場合の光強度分布(403)を算出する。図13には露光の光学系と露光シミュレーションモデルの概略図を示す。光源面(1300)から射出した照明は、レンズL1(1301)により露光マスクパターン(レチクル)(1302)を照射する。また光源面(1300)の像は、レンズL1(1301)、レンズL2(1303)により瞳面(1304)に結像する。物体面(1302)の像は、レンズL2(1303)、レンズL3(1305)により像面(1306)に結像する。これらの光学系での各レンズの作用は、フーリエ変換及び逆フーリエ変換によってモデル化することができ、それぞれ光源面(1300)から物体面(1302)へは逆フーリエ変換、物体面(1302)から瞳面(1304)へはフーリエ変換、瞳面(1304)から像面(1306)へは逆フーリエ変換で対応づけることができる。以上の対応づけを基にシミュレーションの流れを示したものが、図13の破線枠内である。次の(1)〜(6)にシミュレーションの流を示す。
(1)照明の条件(光の波長λ、開口数NA、光源の見かけの大きさσ等)から光源の形状(1307)を決定する。
(2)照明(1307)を逆フーリエ変換し(1308)、物体面上の照明分布(1310)を求める。
(3)露光マスクパターン(レチクル)(1309(401))と(2)で算出した照明分布(1310)を掛算し、パターンが照明された状態(1311)を求める。
(4)(3)の算出結果(1311)をフーリエ変換し(1312)、瞳面でのパターンの回折像(1314)を求める。
(5)瞳面(1313)と、(4)の算出結果(1314)とを掛算し、瞳面通過後の回折像(1315)を求める。
(6)(5)を逆フーリエ変換し(1316)、像面のパターン(1317)を得る。
Next, the exposure simulator will be described. That is, as shown in FIG. 4, by using an exposure simulator, a mask (reticle) designed based on mask data (401) forming a measurement object (resist pattern) and exposure conditions, which are input by an input means. ) Calculate the light intensity distribution (403) when exposed by data. FIG. 13 shows a schematic diagram of an exposure optical system and an exposure simulation model. Illumination emitted from the light source surface (1300) irradiates an exposure mask pattern (reticle) (1302) through a lens L1 (1301). An image of the light source surface (1300) is formed on the pupil surface (1304) by the lens L1 (1301) and the lens L2 (1303). The image of the object plane (1302) is formed on the image plane (1306) by the lens L2 (1303) and the lens L3 (1305). The action of each lens in these optical systems can be modeled by Fourier transform and inverse Fourier transform. From the light source surface (1300) to the object surface (1302), the inverse Fourier transform and from the object surface (1302), respectively. The pupil plane (1304) can be associated with the Fourier transform, and the pupil plane (1304) to the image plane (1306) can be associated with the inverse Fourier transform. A flow of simulation based on the above association is shown in a broken line frame in FIG. The following (1) to (6) show the flow of simulation.
(1) The shape (1307) of the light source is determined from the illumination conditions (light wavelength λ, numerical aperture NA, apparent size σ of the light source, etc.).
(2) The illumination (1307) is subjected to inverse Fourier transform (1308) to obtain an illumination distribution (1310) on the object plane.
(3) The exposure mask pattern (reticle) (1309 (401)) is multiplied by the illumination distribution (1310) calculated in (2) to obtain the state (1311) in which the pattern is illuminated.
(4) The calculation result (1311) of (3) is Fourier transformed (1312) to obtain a diffraction pattern (1314) of the pattern on the pupil plane.
(5) Multiply the pupil plane (1313) by the calculation result (1314) of (4) to obtain a diffraction image (1315) after passing through the pupil plane.
(6) The inverse Fourier transform is performed on (5) (1316) to obtain an image plane pattern (1317).

本手法により、照明の形状、開口数NA、照明光の波長λ、光源の見かけの大きさσ、設計データ300に基づく露光マスク(レチクル)の形状、瞳の大きさ等を任意に指定することで、指定した露光条件及び露光マスクで形成される光強度分布(1317(403))を露光シミュレータ515で算出して例えば記憶媒体514に記憶することができる。   By this method, the shape of the illumination, the numerical aperture NA, the wavelength λ of the illumination light, the apparent size σ of the light source, the shape of the exposure mask (reticle) based on the design data 300, the size of the pupil, etc. can be arbitrarily designated. Thus, the light intensity distribution (1317 (403)) formed by the designated exposure condition and exposure mask can be calculated by the exposure simulator 515 and stored in the storage medium 514, for example.

次に、上述した露光シミュレータ515の算出結果(光強度分布403(1317))についての、CADデータ(設計データ)とSEM画像との、例えば図5に示す画像処理部511における重ね合せ処理への適用について説明する。即ち、露光シミュレータ515は、上記算出した光強度分布(403)をある光強度でスライス(402)し、その断面形状を転写パターン(404(302))として画像メモリ513に提供できる。   Next, the CAD data (design data) and the SEM image of the calculation result (light intensity distribution 403 (1317)) of the exposure simulator 515 described above are applied to, for example, an overlay process in the image processing unit 511 shown in FIG. The application will be described. That is, the exposure simulator 515 can slice (402) the calculated light intensity distribution (403) with a certain light intensity and provide the cross-sectional shape to the image memory 513 as a transfer pattern (404 (302)).

画像処理部(評価指標算出手段)511のCPU512は、画像メモリ513に記憶された転写パターン(404)とレジストパターンのSEM画像(303)とを画像処理によりマッチング処理し、両パターンの重ね合わせ位置を算出する。   The CPU 512 of the image processing unit (evaluation index calculating means) 511 performs matching processing on the transfer pattern (404) stored in the image memory 513 and the SEM image (303) of the resist pattern by image processing, and the overlapping position of both patterns. Is calculated.

画像処理部(評価指標算出手段)511のCPU512でのマッチングの方法の一実施例としては、転写パターンとSEM画像の両画像からエッジ画像を算出し、両画像の例えば正規化相関をとり、その相関値が最大となる位置を重ね合わせ位置とする。   As an example of a matching method in the CPU 512 of the image processing unit (evaluation index calculating means) 511, an edge image is calculated from both images of the transfer pattern and the SEM image, and, for example, normalized correlation between both images is taken, The position where the correlation value is maximum is taken as the overlapping position.

また露光シミュレータ515は、前述のスライスする光強度を変動させて(405)、各スライスでの断面形状を算出して画像メモリ513に記憶させ、画像処理部511が画像メモリ513に記憶された各スライスでの断面形状とレジストパターンのSEM画像(303)とを画像処理でマッチングする方法もある。本方法を用いると、よりレジストパターンパターンに近い形状の転写パターン(302)とレジストパターンのSEM画像(303)とのマッチングが可能となり、レジストパターンのSEM画像(303)に対して設計データ(300)を位置付けする転写パターン(302)の位置が高精度に求まることによって設計データ(300)とレジストパターンのSEM画像(303)との重ね合わせ精度がさらに向上される。なお、画像処理によるマッチング方法は、本例に限定するものではない。以上のようにして、画像処理部511において、設計データ(300)とレジストパターン(303)の高精度の重ね合わせ処理を実現する。   Further, the exposure simulator 515 varies the light intensity to be sliced (405), calculates the cross-sectional shape at each slice, stores it in the image memory 513, and the image processing unit 511 stores each image stored in the image memory 513. There is also a method of matching the cross-sectional shape at the slice and the SEM image (303) of the resist pattern by image processing. When this method is used, it becomes possible to match the transfer pattern (302) having a shape closer to the resist pattern and the SEM image (303) of the resist pattern, and design data (300 for the SEM image (303) of the resist pattern is obtained. ) Is determined with high accuracy, the overlay accuracy between the design data (300) and the SEM image (303) of the resist pattern is further improved. Note that the matching method based on image processing is not limited to this example. As described above, the image processing unit 511 realizes high-precision overlay processing of the design data (300) and the resist pattern (303).

即ち、露光シミュレーションにより得た光強度分布は、図4に(403)で示すようにウェーハ面(XY平面)方向に連続した値(光強度)の分布となる。ここで、適当な光強度で、この分布を切断(スライス)した断面形状(404)は、設計パターンに比べて、レジストパターンの測長SEM画像(Top−Down VIEW)に近い形状となる。そこで、露光シミュレータ515において、光強度分布を切断(スライス)する値(光強度)を変動させて各断面形状を画像メモリ513に記憶させる。画像処理部511は各断面形状とレジストパターンの測長SEM画像とを重ね合わせ、最も形状の重なりの程度が高い(形状が似ている)断面を探索し、その断面形状をCAD(300)−SEM(303)のマッチング処理に用いれば、高精度なCAD−SEMの重ね合わせが実現できる。具体的には、光強度分布を切断(スライス)する値(光強度)を変動させ、各断面から得られるエッジ画像と、レジストパターンの測長SEM画像から得られるエッジ画像とで、正規化相関によるマッチングを行い、相関値が最も大きくなる断面とのマッチング結果をマッチング結果とする。   That is, the light intensity distribution obtained by the exposure simulation becomes a distribution of values (light intensity) continuous in the wafer surface (XY plane) direction as indicated by (403) in FIG. Here, the cross-sectional shape (404) obtained by cutting (slicing) this distribution with an appropriate light intensity has a shape closer to a length-measurement SEM image (Top-Down VIEW) of the resist pattern as compared with the design pattern. Therefore, in the exposure simulator 515, the value (light intensity) for cutting (slicing) the light intensity distribution is changed and each cross-sectional shape is stored in the image memory 513. The image processing unit 511 superimposes each cross-sectional shape and the length-measuring SEM image of the resist pattern, searches for a cross-section having the highest degree of shape overlap (similar in shape), and determines the cross-sectional shape as CAD (300) − If used in the matching process of the SEM (303), highly accurate CAD-SEM overlay can be realized. Specifically, the value (light intensity) for cutting (slicing) the light intensity distribution is varied, and the normalized correlation between the edge image obtained from each cross section and the edge image obtained from the length measurement SEM image of the resist pattern The matching result with the cross section having the largest correlation value is used as the matching result.

(3)実施の形態で用いる測長SEMシステム(回路パターン形状の評価システム)の構成
ここでは、本発明のOPC評価に用いる測長SEMおよび周辺装置の構成の一実施例について説明する。図5は測長SEMシステムの構成を示すブロック図であり、破線500で囲んだ部分が、測長SEMシステム上に構築されるOPC評価機能を実現する構成要素である。まず、ステージ509上に載置される試料であるウェーハ(被露光基板:液晶基板を含む)507には、例えば半導体リソグラフィ工程によって形成された測長SEM画像を得るためのレジストパターンを有することになる。図5において、電子銃501より放出された一次電子線502はビーム偏向器504、ExB偏向器505、対物レンズ506を経てステージ509上におかれたウェーハ507(液晶基板を含む)上に焦点を結んで照射される。電子線が照射されると、試料であるウェーハ507からは二次電子が発生する。ウェーハ507から発生した二次電子は、ExB偏向器505により偏向され、二次電子検出器508で検出される。偏向器504による電子線の二次元走査、あるいは偏向器505による電子線のX方向の繰り返し走査と、ステージ509によるウェーハのY方向の連続的な移動に同期してレジストパターンを有する試料から発生する電子を検出することで、レジストパターン(露光回路パターン)の二次元の電子線像(測長SEM画像)が得られる。二次電子検出器508で検出された信号はA/D変換器510によってディジタル信号に変換され、画像処理部511に送られる。画像処理部(評価指標算出手段)511はディジタル画像を一時記憶するための画像メモリ記憶媒体である513と、画像メモリ上の画像からOPC評価指標値の算出を行うCPU512を有する。全体制御はワークステーション(全体制御部)515によって行われ、必要な装置の操作、露光シミュレーション(図13に示す)、また後述のOPC評価ポイント入力画面/OPC評価指標算出結果の確認等がグラフィカルユーザーインタフェース(以下、GUIと表記する)によって実現できるようになっている。また、記憶媒体(記憶装置)514、ワークステーション515は外部のネットワーク516につながっており、外部とのデータのやりとりが可能な構成となっている。また、算出したOPC評価指標値は記憶媒体(記憶部)514から、ネットワーク516を通して、マスク設計処理部517、露光装置519にフィードバックできる。
(3) Configuration of Length Measurement SEM System (Circuit Pattern Shape Evaluation System) Used in Embodiments Here, an example of the configuration of the length measurement SEM and peripheral devices used for OPC evaluation of the present invention will be described. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the length measurement SEM system, and a portion surrounded by a broken line 500 is a component that realizes an OPC evaluation function constructed on the length measurement SEM system. First, a wafer (exposed substrate: including a liquid crystal substrate) 507, which is a sample placed on the stage 509, has a resist pattern for obtaining a length measurement SEM image formed by, for example, a semiconductor lithography process. Become. In FIG. 5, a primary electron beam 502 emitted from an electron gun 501 is focused on a wafer 507 (including a liquid crystal substrate) placed on a stage 509 via a beam deflector 504, an ExB deflector 505, and an objective lens 506. Knotted and irradiated. When the electron beam is irradiated, secondary electrons are generated from the wafer 507 which is a sample. Secondary electrons generated from the wafer 507 are deflected by the ExB deflector 505 and detected by the secondary electron detector 508. It is generated from a sample having a resist pattern in synchronization with two-dimensional scanning of an electron beam by the deflector 504 or repeated scanning of the electron beam in the X direction by the deflector 505 and continuous movement of the wafer in the Y direction by the stage 509. By detecting electrons, a two-dimensional electron beam image (length measurement SEM image) of a resist pattern (exposure circuit pattern) is obtained. The signal detected by the secondary electron detector 508 is converted into a digital signal by the A / D converter 510 and sent to the image processing unit 511. The image processing unit (evaluation index calculation means) 511 includes an image memory storage medium 513 for temporarily storing a digital image, and a CPU 512 that calculates an OPC evaluation index value from an image on the image memory. The overall control is performed by a workstation (overall control unit) 515, and a graphical user can perform necessary apparatus operations, exposure simulation (shown in FIG. 13), confirmation of an OPC evaluation point input screen / OPC evaluation index calculation result described later, and the like. It can be realized by an interface (hereinafter referred to as GUI). In addition, the storage medium (storage device) 514 and the workstation 515 are connected to an external network 516 so that data can be exchanged with the outside. The calculated OPC evaluation index value can be fed back from the storage medium (storage unit) 514 to the mask design processing unit 517 and the exposure apparatus 519 through the network 516.

また、記憶部514には、CAD装置(図示せず)またはマスク設計処理部517等から露光回路パターン(レジストパターン)の設計データ(601)が入力されて記憶されることになる。これによって、評価指標算出手段(画像処理部)511は、評価指標値を算出することが可能となる。   Further, the design data (601) of the exposure circuit pattern (resist pattern) is input and stored in the storage unit 514 from a CAD device (not shown), the mask design processing unit 517, or the like. As a result, the evaluation index calculation means (image processing unit) 511 can calculate the evaluation index value.

(4)評価指標の算出
ここでは、詳細なOPC評価を行う為に、評価指標算出手段(画像処理部)511で算出する評価指標値について説明する。詳細なOPC評価を行う為には、従来から行っているパターンのライン幅の寸法計測だけではなく、それ以外のレジストパターンの出来ばえ評価に重要となる幾何学的特徴を表す評価指標を算出する必要がある。
(4) Calculation of Evaluation Index Here, an evaluation index value calculated by the evaluation index calculation unit (image processing unit) 511 in order to perform detailed OPC evaluation will be described. In order to perform detailed OPC evaluation, it is necessary to calculate not only the conventional measurement of the line width dimension of a pattern but also an evaluation index representing a geometric feature that is important for the quality evaluation of other resist patterns. There is.

図6に、その評価指標の一実施例を示す。図6は、画像メモリ513に記憶されたレジストパターン(600)のSEM画像に、記憶部514に記憶された設計データ(601)を例えばワークステーション515の表示画面に重ね合わせて表示したものである。詳細なOPC評価の為の評価指標種(評価指標の種類)(図8に示す810)としては、以下の例があげられる。CD値(602)、GAP値(603)、パターン間距離(604)、形状指標(コーナの丸まり度(605))、ホール径(606)。   FIG. 6 shows an example of the evaluation index. FIG. 6 shows the SEM image of the resist pattern (600) stored in the image memory 513 and the design data (601) stored in the storage unit 514 superimposed on the display screen of the workstation 515, for example. . Examples of evaluation index types (types of evaluation indexes) (810 shown in FIG. 8) for detailed OPC evaluation include the following examples. CD value (602), GAP value (603), distance between patterns (604), shape index (corner roundness (605)), hole diameter (606).

各指標値を以下に説明する。CD値(602)は、レジストパターンのライン幅を定量化するものである。GAP値(603)はOPE(光近接効果)によりレジストパターン端部が図6のように設計パターンで目論んでいる位置から後退した幅を定量化するものである。パターン間距離(604)は隣接するパターンとの距離を定量化するものである。コーナの丸まり度(605)は、設計パターンのコーナの丸まりを定量化するものである。ホール径(606)はコンタクトホール等の円形(或いは楕円形)パターンの半径(或いは長径、短径)を定量化するものである。ここの上げた評価指標値は、一実施例であり、レジストパターンの幾何学的な特徴を表す評価指標であれば、これに限定するものではない。   Each index value will be described below. The CD value (602) quantifies the line width of the resist pattern. The GAP value (603) is used to quantify the width of the resist pattern edge that has receded from the position intended in the design pattern as shown in FIG. 6 by OPE (optical proximity effect). The inter-pattern distance (604) quantifies the distance between adjacent patterns. The corner roundness (605) quantifies the corner roundness of the design pattern. The hole diameter (606) is used to quantify the radius (or major axis or minor axis) of a circular (or elliptical) pattern such as a contact hole. The evaluation index value raised here is one example, and the evaluation index value is not limited to this as long as it is an evaluation index representing the geometric characteristics of the resist pattern.

上述の指標値(例えばCD値、GAP値、パターン間距離、コーナの丸まり度、ホール径)が回路設計時の設定値の許容範囲外になれば、形成する半導体素子のデバイス特性が所望の性質と異なり、回路の動作不良の原因となる可能性があり、また半導体素子のレイヤ間の結線不良が発生(後述)することでも、回路の動作不良の原因となる可能性がある。そこで、本発明で示す詳細な評価指標値を用いてレジストパターンの出来ばえ評価することで、詳細なOPC評価を実現することが可能となる。   If the above-mentioned index values (for example, CD value, GAP value, distance between patterns, corner roundness, hole diameter) are out of the allowable range of the set values at the time of circuit design, the device characteristics of the semiconductor element to be formed have desired properties. Unlike the above, there is a possibility of causing a malfunction of the circuit, and the occurrence of a poor connection between the layers of the semiconductor element (described later) may also cause a malfunction of the circuit. Therefore, detailed OPC evaluation can be realized by evaluating the quality of the resist pattern using the detailed evaluation index values shown in the present invention.

(5)GUI表示
ここでは、図7および図8を用いて、本発明に係るOPC評価方法を実現する計測機器(例えば図5に示す測長SEMシステム)の例えばワークステーション515における入力及び出力GUIについて説明する。
(5) GUI Display Here, using FIG. 7 and FIG. 8, an input and output GUI, for example, at a workstation 515 of a measuring device (for example, a length measurement SEM system shown in FIG. 5) that realizes the OPC evaluation method according to the present invention Will be described.

(5.1)入力画面:測定ポイントの入力
ここでは、本発明のOPC評価を行う計測機器の入力画面の一実施例について説明する。形成するレジストパターンで、所望の形状との微小な差異がデバイス特性上の致命的な不良原因になるパターン及びプロセス条件の変動によりレジストパターンが崩れやすく不安定である個所が、レジストパターンの形成状態の評価が必要なポイント(以下、致命ポイント)となる。致命ポイントは、マスクパターン設計段階で露光シミュレーションを用い、所望のデバイス特性示すパターン形状を得る為のプロセスマージンが小さな個所として算出できる。この算出した致命ポイントのCADデータ上での位置情報を記憶部514に保存しておく。設計したマスクパターンで露光した後に、形成されたレジストパターンを評価する際に、致命ポイントから評価を行うポイントを選択する。
(5.1) Input Screen: Input of Measurement Point Here, an embodiment of an input screen of a measuring instrument that performs OPC evaluation of the present invention will be described. The pattern of the resist pattern to be formed is where the minute difference from the desired shape causes a fatal defect in device characteristics and the resist pattern is unstable and unstable due to variations in process conditions. The points that need to be evaluated (hereinafter referred to as critical points). The critical point can be calculated as a portion having a small process margin for obtaining a pattern shape having desired device characteristics by using exposure simulation at the mask pattern design stage. The position information of the calculated critical point on the CAD data is stored in the storage unit 514. When the formed resist pattern is evaluated after exposure with the designed mask pattern, a point to be evaluated is selected from the critical points.

例えばワークステーション515において、ユーザに示す入力画面の一実施例を図7に示す。本入力画面では、OPC評価を行う致命ポイントを選択するGUI(701)を有す。ここでは、設計データ上で致命ポイントを表示(718)し、そのうち評価を行う領域(致命ポイントの全て或いは一部)(702)を指定する機能を有す。また本入力画面では、前述のシミュレーションを用いて高精度の設計データとSEM画像のマッチングを行う場合のシミュレーションの露光条件(光の波長λ、開口数NA、光源の見かけの大きさσ、デフォーカス等の条件)入力用GUI(707)を有す。さらに評価モード選択画面(708)を有す。自動計測モード(709)では、指定された領域内の各致命ポイントから自動的に評価指標値を算出する。その際に計測パターン種(711)を指定することで、指定領域内の任意の致命ポイントを評価することを可能とする。例えばラインパターン(712)、ホールパターン(713)等のパターン種とサイズ(ライン幅、ホール径など)を指定することが可能である。評価モード選択画面(708)のマニュアル計測モード(710)では、計測する致命ポイントをマニュアルで指定し、その致命ポイントのパターンで計測する個所、計測指標種(評価指標の種類)(714)などをマニュアルで指定することが可能である。以上のようにして、本入力画面によりOPC評価個所を指定することが可能となる。   For example, FIG. 7 shows an example of the input screen shown to the user at the workstation 515. This input screen has a GUI (701) for selecting a critical point for OPC evaluation. Here, the function has a function of displaying a critical point on the design data (718) and designating an area (all or a part of the critical point) (702) to be evaluated. In this input screen, the simulation exposure conditions (light wavelength λ, numerical aperture NA, apparent size σ of light source, defocusing, etc.) when matching high-accuracy design data and SEM images using the aforementioned simulation are used. Etc.) An input GUI (707) is provided. Further, an evaluation mode selection screen (708) is provided. In the automatic measurement mode (709), an evaluation index value is automatically calculated from each fatal point in the designated area. At that time, by specifying the measurement pattern type (711), it is possible to evaluate an arbitrary critical point in the specified area. For example, it is possible to specify a pattern type and size (line width, hole diameter, etc.) such as a line pattern (712) and a hole pattern (713). In the manual measurement mode (710) of the evaluation mode selection screen (708), the critical point to be measured is manually specified, the measurement point type (evaluation index type) (714), etc., is measured according to the critical point pattern. It can be specified manually. As described above, it is possible to specify an OPC evaluation location on this input screen.

(5.2)出力画面:SEM画像へのCADデータのオーバレイ表示及び評価指標の提示
ここでは、算出した各OPC評価指標のユーザへの提示方法について述べる。図8は、例えばワークステーション515において、評価指標のGUI出力画面の一実施例である。ここに示した表示機能の一部若しくは全てを含んだOPC評価情報表示機能を本発明は有する。本出力画面は、レジストパターンのSEM画像(802)、設計データ(803)、シミュレーション結果、パターン許容範囲の全て若しくは一部を重ね合わせて提示するGUI(801)を有する。SEM画像(802)は、OPC評価を行うポイントのレジストパターンを測長SEM計測によって得て画像メモリ513に記憶された画像である。図3に示す如く、前述のレジストパターンのSEM画像(303)と転写パターンのデータ(302)との照合・検索処理(前述)した転写パターンの位置へ位置付けされた設計データ(803)をSEM画像(802)上に重ね合わせて表示する。シミュレーション結果は、マスクパターン(301)及び露光条件をもとに、露光シミュレータ515を用いて、算出した転写パターン(302)をSEM画像(303)上に重ね合わせて表示する。
(5.2) Output Screen: CAD Data Overlay Display on SEM Image and Presentation of Evaluation Index Here, a method of presenting each calculated OPC evaluation index to the user will be described. FIG. 8 is an example of a GUI output screen for evaluation indices at the workstation 515, for example. The present invention has an OPC evaluation information display function including some or all of the display functions shown here. This output screen has a GUI (801) that presents an SEM image (802) of the resist pattern, design data (803), simulation results, and all or part of the pattern allowable range in an overlapping manner. The SEM image (802) is an image obtained by obtaining a resist pattern at a point where OPC evaluation is performed by length measurement SEM measurement and storing it in the image memory 513. As shown in FIG. 3, the design data (803) positioned at the position of the transfer pattern subjected to collation / retrieval processing (described above) between the SEM image (303) of the resist pattern and the transfer pattern data (302) is displayed as an SEM image. (802) Overlay and display. The simulation result is displayed by superimposing the calculated transfer pattern (302) on the SEM image (303) using the exposure simulator 515 based on the mask pattern (301) and the exposure conditions.

OPC評価の為の評価指標としてのパターン許容範囲は、図9に示すように生成するレジストパターンの形状の許容範囲をレジストパターンのSEM画像(900)上に重ね合わせることで、GUIで分かりやすく表示する。本図では、パターンの最大許容範囲(901)及び最小許容範囲(902)を示している。図8に示した画像表示領域(801)には、計測ポイントも重ねて表示する機能を有しており、計測ポイントで算出する評価指標の種類、例えば前述のCD値(804)、GAP値(805)、パターン間隔(807)、角の丸まり度(806)、ホール径(808)等も、一部若しくは全てを重ね合わせて表示することが可能である。その際の、評価指標の種類、計測個所、計測結果を全項目若しくは一部を選択して表示することが可能である。また評価指標値を算出する目的に応じて、評価モードを選択可能とする機能(809)を有する。例えば、マスク評価モード(816)は、算出したOPC評価指標をマスク設計のステップ(マスク設計処理部517)に対してフィードバックするモード(前述)である。プロセス評価モード(817)は、算出したOPC評価指標を露光・プロセス条件の変動を捉え、許容範囲外であれば、アラームを鳴らすモードである(詳細は後述)。また算出する評価指標値を選択するGUI(810)を有する。選択された評価指標を、入力画面で設定された評価ポイントから算出する。各指標値の算出結果は本出力画面上に表示するようになっている。前述のSEM画像との重ね合わせた画像を提示する領域(801)において表示するデータを選択するGUI(815)を有する。表示選択できる項目の一例として、測長SEM画像表示(811)、設計データ表示(812)、シミュレーション結果表示(813)、レジストパターンの形状許容範囲表示(814)等が上げられる。また算出した評価指標値は、本画面上に表示する、或いは、記憶媒体に保存する。以上のようなGUIによって、算出した詳細なOPC評価指標値をユーザに提示する。   The pattern allowable range as an evaluation index for OPC evaluation is displayed in an easy-to-understand manner on the GUI by superimposing the allowable range of the shape of the resist pattern to be generated on the SEM image (900) of the resist pattern as shown in FIG. To do. This figure shows the maximum allowable range (901) and the minimum allowable range (902) of the pattern. The image display area (801) shown in FIG. 8 has a function of displaying measurement points in an overlapping manner, and the types of evaluation indices calculated at the measurement points, such as the above-described CD value (804), GAP value ( 805), pattern interval (807), roundness of corners (806), hole diameter (808), and the like can be partially or entirely displayed. At that time, it is possible to select and display all or some of the evaluation index types, measurement locations, and measurement results. In addition, it has a function (809) that makes it possible to select an evaluation mode according to the purpose of calculating the evaluation index value. For example, the mask evaluation mode (816) is a mode (described above) in which the calculated OPC evaluation index is fed back to the mask design step (mask design processing unit 517). The process evaluation mode (817) is a mode in which the calculated OPC evaluation index is used to capture fluctuations in exposure and process conditions, and an alarm is sounded if it is outside the allowable range (details will be described later). Also, a GUI (810) for selecting an evaluation index value to be calculated is included. The selected evaluation index is calculated from the evaluation points set on the input screen. The calculation result of each index value is displayed on this output screen. It has a GUI (815) for selecting data to be displayed in an area (801) for presenting an image superimposed with the SEM image. Examples of items that can be selected for display include a length measurement SEM image display (811), a design data display (812), a simulation result display (813), a resist pattern shape allowable range display (814), and the like. The calculated evaluation index value is displayed on this screen or saved in a storage medium. The calculated detailed OPC evaluation index value is presented to the user by the GUI as described above.

(6)プロセス評価
ここでは評価指標をプロセス評価に用いる方法について説明する。量産ラインにおいて、上述と同様に設計データとレジストパターンのSEM画像との乖離の程度を評価指標値により定量化する。図10はプロセス評価フローの概念図である。図中の破線で囲まれた領域のフローは、半導体製造プロセス(1001)の流れを示している(左から右に進む)。露光工程(1002)、現像工程(1003)を経て、エッチング工程(1004)を行う。本評価方法では、現像工程後(1003)、ウェーハ上に形成したレジストパターンを測長SEMにより計測(1009)し、上述と同様に、計測により得られたレジストパターン(露光回路パターン)のSEM画像とレジストパターンの設計データ(1005)との重ね合わせ処理(1010)を行う。重ね合わせ処理は、レジストパターンの設計データ(1005)をもとに計算して作成したフォトマスクパターンのデータ(1006)と露光条件をもとに、露光シミュレーション(1007)によって、転写パターンのデータ(1008)を算出する。この算出された転写パターンのデータと、レジストパターンのSEM画像との重ね合わせ処理(1010)を行い、転写パターンのデータ(1008)とレジストパターンの設計データ(1005)の位置関係は、シミュレーション内部で既知であるから、転写パターンのデータ(1008)とレジストパターンの設計データ(1005)を差し替えて位置付けすることによって、SEM画像と設計データの重ね合わせる(1010)。次に重ね合わした設計データとレジストパターンのSEM画像との差異を算出し、レジストパターンの出来ばえを評価(1011)する。形成されたレジストパターンが評価基準を満たす場合は、次のプロセス工程に進む(1013)。一方、形成されたレジストパターンの出来ばえが評価基準を満たさない場合は、その情報を露光装置519にフィードバック(1012)し、露光・プロセス条件の補正を行う。また、その情報をマスク設計処理部517にフィードバックして、マスク設計に修正を加える。なお、1014は、本発明に係るOPC評価機能を備えた測長SEMシステム(回路パターン形状の評価システム)を示す。
(6) Process Evaluation Here, a method for using an evaluation index for process evaluation will be described. In the mass production line, the degree of deviation between the design data and the SEM image of the resist pattern is quantified by the evaluation index value as described above. FIG. 10 is a conceptual diagram of a process evaluation flow. A flow in a region surrounded by a broken line in the drawing shows a flow of the semiconductor manufacturing process (1001) (going from left to right). After the exposure process (1002) and the development process (1003), the etching process (1004) is performed. In this evaluation method, after the development process (1003), the resist pattern formed on the wafer is measured with a length measurement SEM (1009), and the SEM image of the resist pattern (exposure circuit pattern) obtained by the measurement is the same as described above. And a resist pattern design data (1005) are overlaid (1010). In the overlay process, transfer pattern data (1007) is calculated based on the photomask pattern data (1006) created based on the resist pattern design data (1005) and exposure conditions. 1008) is calculated. The calculated transfer pattern data and the SEM image of the resist pattern are overlaid (1010), and the positional relationship between the transfer pattern data (1008) and the resist pattern design data (1005) is within the simulation. Since the transfer pattern data (1008) and the resist pattern design data (1005) are replaced and positioned, the SEM image and the design data are superimposed (1010). Next, the difference between the superimposed design data and the SEM image of the resist pattern is calculated, and the completion of the resist pattern is evaluated (1011). If the formed resist pattern satisfies the evaluation criteria, the process proceeds to the next process step (1013). On the other hand, if the quality of the formed resist pattern does not satisfy the evaluation criteria, the information is fed back to the exposure device 519 (1012) to correct the exposure / process conditions. The information is fed back to the mask design processing unit 517 to correct the mask design. Reference numeral 1014 denotes a length measurement SEM system (circuit pattern shape evaluation system) having an OPC evaluation function according to the present invention.

ここでいう評価基準とは、形成したレジストパターンと設計データとの乖離の程度が、目標とする回路が正常に動作する許容範囲内で在るか否かを判断する基準である。図12は、算出した評価指標が許容範囲を満たすレジストパターン(1200)と許容範囲を満たさないレジストパターン(1205)の一実施例を示したものである。本実施例では、パターンのCD値(1202)、GAP値(1203)を算出する例であり、設計データ(1206)とレジストパターン(1205)が大きく乖離することで、CD値(1202)、GAP値(1203)が許容範囲外であれば、レジストパターンの出来ばえ不良であると判断でき、次のプロセス工程へ進むことを停止し、露光・プロセス条件の変動量が大きくなることで形成したレジストパターンに不良が発生したことを警告する。さらに、前述ように、不良個所の評価情報をGUI表示し、評価指標の種類、評価指標値をユーザに提示する。   The evaluation criterion here is a criterion for determining whether or not the degree of deviation between the formed resist pattern and the design data is within an allowable range in which the target circuit operates normally. FIG. 12 shows an example of a resist pattern (1200) in which the calculated evaluation index satisfies the allowable range and a resist pattern (1205) that does not satisfy the allowable range. In this embodiment, the CD value (1202) and the GAP value (1203) of the pattern are calculated, and the CD value (1202) and the GAP are calculated when the design data (1206) and the resist pattern (1205) greatly deviate. If the value (1203) is outside the permissible range, it can be determined that the resist pattern is defective, and the resist pattern formed by stopping the next process step and increasing the exposure / process condition fluctuation amount. Warning that a defect has occurred. Further, as described above, the evaluation information of the defective part is displayed on the GUI, and the evaluation index type and the evaluation index value are presented to the user.

ユーザは、露光装置519における露光・プロセス条件の補正を、その情報を参考にして行う。以上によって、詳細なレジストパターン評価が可能となり量産ウェーハの歩留まり向上を図れ、また詳細な評価指標値を算出し、それをGUIで分かりやすく表示することで、プロセス評価の効率化、ユーザ負担の軽減が図れる。   The user performs exposure / process condition correction in the exposure apparatus 519 with reference to the information. As a result, detailed resist pattern evaluation can be performed to improve the yield of mass-produced wafers, and detailed evaluation index values can be calculated and displayed in an easy-to-understand manner on the GUI to improve process evaluation efficiency and reduce user burden. Can be planned.

(7)前或いは後工程の設計パターンの重ね合わせ
ここでは、OPC評価を行う際に、観測データの前或いは後の工程での設計パターンを用いてOPC評価を行う方法について説明する。ウェーハ上に形成する回路の構成は、一層ではなくウェーハ厚さ方向に何層に亘って重ねられ形成される。異なるレイヤのパターンは異なるマスクによって転写され形成されるものであり、個々のデバイスにおいて回路を構成するためには、その異なるレイヤのパターン間の結線も必要となる。つまり前或いは後工程のレイヤで形成するパターンとの相対位置関係が重要と成る。その一実施例を図11に示す。本例では、レジストパターンのSEM画像(1105)に、後工程のビア(1100)が結線される。よってレジストパターンのSEM画像(1105)と後工程のビアの設計データ(1100)の両パターンの重なりが許容範囲内に納まっている必要がある。そこで、本発明のOPC評価方法では、レジストパターンのSEM画像に前或いは後工程の設計パターンを重ね合わせることで、レイヤ間の結線の評価を可能とする。設計データとレジストパターンの重ね合わせ処理は、前述と同様の方法を用いて、観測しているレジストパターンと同レイアの設計データとレジストパターンの重ね合わせ処理を行う。各レイヤ間の位置関係は、設計データに保存されているので、レジストパターンと同レイヤの設計データとの重ね合わせ結果をもとに、設計データを前或いは後工程のレイアの設計データと差し替えることで、観測しているレジストパターンのSEM画像に前或いは後工程のレイヤの設計データを重ね合わせることが可能である。評価指標は、レジストパターン端部(1100)と設計データ(1100)との間隔(1101、1102)、重なっている個所の面積(1103)等がある。これらの評価指標値が、許容範囲内に納まっているか否かで評価する。以上により、異なるレイア間でパターンの結線関係を考慮したOPC評価が可能となる。
(7) Overlay of design pattern of previous or subsequent process Here, a description will be given of a method of performing OPC evaluation using a design pattern of a process before or after observation data when performing OPC evaluation. The structure of the circuit formed on the wafer is formed not to be a single layer but to be stacked in a number of layers in the wafer thickness direction. Different layer patterns are transferred and formed by different masks, and in order to construct a circuit in each device, it is necessary to connect the patterns of the different layers. That is, the relative positional relationship with the pattern formed in the previous or subsequent layer is important. One example thereof is shown in FIG. In this example, a via (1100) in the subsequent process is connected to the SEM image (1105) of the resist pattern. Accordingly, it is necessary that the overlap between the SEM image (1105) of the resist pattern and the design data (1100) of the subsequent process via is within an allowable range. Therefore, in the OPC evaluation method of the present invention, the connection between layers can be evaluated by superimposing the design pattern of the previous or subsequent process on the SEM image of the resist pattern. The overlay process of the design data and the resist pattern is performed by overlaying the design data and the resist pattern of the same layer as the observed resist pattern using the same method as described above. Since the positional relationship between each layer is stored in the design data, the design data can be replaced with the previous or subsequent layer design data based on the overlay result of the resist pattern and the design data of the same layer. Thus, it is possible to superimpose the design data of the layer of the previous or subsequent process on the SEM image of the observed resist pattern. The evaluation index includes an interval (1101, 1102) between the resist pattern end (1100) and the design data (1100), an area of the overlapping portion (1103), and the like. Evaluation is made based on whether or not these evaluation index values are within an allowable range. As described above, OPC evaluation can be performed in consideration of the pattern connection relationship between different layers.

以上説明したように、本実施の形態によれば、測長SEM等による半導体リソグラフィ工程での形成パターンの形状評価において、今後の半導体設計パターンの微細化に伴い重要となる評価指標を提案し、その指標値のユーザへの提示方法、及び利用方法を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, in the shape evaluation of the formation pattern in the semiconductor lithography process by the length measurement SEM or the like, an evaluation index that becomes important as the semiconductor design pattern becomes finer in the future is proposed, A method for presenting the index value to the user and a method for using the index value can be provided.

本発明によれば、半導体設計パターンの微細化に伴い今後重要となる高精度かつ詳細なOPC評価が可能となり、また評価結果をユーザに分かりやすく提示することにより評価の効率化が図れ、今後ますます増加する多品種少量の半導体製品の早期量産に貢献できることから、産業上の利用の可能性は非常に高い。   According to the present invention, it becomes possible to perform highly accurate and detailed OPC evaluation that will be important in the future as the semiconductor design pattern becomes finer, and to improve the efficiency of the evaluation by presenting the evaluation result to the user in an easy-to-understand manner. Since it can contribute to the early mass production of an increasing number of low-volume semiconductor products, the industrial applicability is very high.

フォトマスクパターンと露光回路パターン(レジストパターン)との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between a photomask pattern and an exposure circuit pattern (resist pattern). 本発明に係るOPC評価の一実施例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows one Example of OPC evaluation which concerns on this invention. 本発明に係る露光シミュレータ利用による重ね合わせ処理の一実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Example of the superimposition process by utilization of the exposure simulator which concerns on this invention. 本発明に係る露光シミュレーションの利用の一実施例について説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Example of utilization of the exposure simulation which concerns on this invention. 本発明に係る測長SEMシステムまたは回路パターン形状の評価システムの一実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Example of the length measurement SEM system which concerns on this invention, or the evaluation system of a circuit pattern shape. 本発明に係るOPC評価指標の一実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Example of the OPC evaluation parameter | index which concerns on this invention. 本発明に係るOPC評価ポイント入力用GUI(入力画面)の一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example of GUI (input screen) for OPC evaluation point input which concerns on this invention. 本発明に係るOPC評価指標のGUI表示例(出力画面)の一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example of the GUI display example (output screen) of the OPC evaluation index which concerns on this invention. 本発明に係る許容範囲の表示の一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example of the display of the tolerance | permissible_range which concerns on this invention. 本発明に係る評価指標値を用いたプロセス評価の一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example of the process evaluation using the evaluation index value which concerns on this invention. 本発明に係る他レイアの設計データの重ね合わせ表示の一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example of the overlay display of the design data of the other layer which concerns on this invention. 本発明に係る評価指標値を用いたプロセス評価の一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example of the process evaluation using the evaluation index value which concerns on this invention. 本発明に係る露光シミュレータによる露光シミュレーンションの一実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Example of the exposure simulation by the exposure simulator which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

300…露光回路パターンの設計データ、301…マスクパターンの設計データ、302…露光回路パターンの転写パターン(シミュレーション結果)、303…露光回路パターン(レジストパターン)のSEM画像、401…マスクデータ、402…スライス、403…光強度分布、404…スライスした断面形状のデータ、500…OPC評価機能を有する測長SEM、501…電子銃、503…コンデンサレンズ、504…偏向器、505…ExB偏向器、506…対物レンズ、507…ウェーハ(被露光基板)、508…二次電子検出器、509…ステージ、510…A/D変換器、511…画像処理部(評価指標算出手段)、512…CPU、513…画像メモリ、514…記録媒体(記憶装置)、515…全体制御部(ワークステーション;露光シミュレータ)、516…ネットワーク、517…マスク設計処理部、519…露光装置、520…コントローラ、701…入力画面のGUI、707…露光条件入力用GUI、708…入力評価モード選択画面、711…入力計測パターン種選択画面、714…入力評価指標種選択画面、801…出力画面のGUI、809…出力評価モード選択画面、810…出力評価指標種選択画面、815…各種出力表示選択画面、1001…半導体製造プロセス、1002…露光工程、1003…現像工程、1004…エッチング工程、1014…OPC評価機能を備えた測長SEMシステム(回路パターン形状の評価システム)。   300 ... Exposure circuit pattern design data, 301 ... Mask pattern design data, 302 ... Exposure circuit pattern transfer pattern (simulation result), 303 ... SEM image of exposure circuit pattern (resist pattern), 401 ... Mask data, 402 ... Slice, 403: Light intensity distribution, 404: Data of sliced cross-sectional shape, 500: Length measuring SEM having OPC evaluation function, 501 ... Electron gun, 503 ... Condenser lens, 504 ... Deflector, 505 ... ExB deflector, 506 ... objective lens, 507 ... wafer (substrate to be exposed), 508 ... secondary electron detector, 509 ... stage, 510 ... A / D converter, 511 ... image processing unit (evaluation index calculating means), 512 ... CPU, 513 ... Image memory, 514 ... Recording medium (storage device), 515 ... Overall control unit (Works Exposure simulator), 516 ... network, 517 ... mask design processing unit, 519 ... exposure apparatus, 520 ... controller, 701 ... GUI for input screen, 707 ... GUI for exposure condition input, 708 ... input evaluation mode selection screen, 711 ... Input measurement pattern type selection screen, 714 ... Input evaluation index type selection screen, 801 ... Output screen GUI, 809 ... Output evaluation mode selection screen, 810 ... Output evaluation index type selection screen, 815 ... Various output display selection screens, 1001 ... Semiconductor manufacturing process, 1002 ... Exposure process, 1003 ... Development process, 1004 ... Etching process, 1014 ... Length measurement SEM system (circuit pattern shape evaluation system) having an OPC evaluation function.

Claims (18)

実際にマスクに形成された回路パターンを所定の露光条件を有する露光装置を用いて被
露光基板に露光された露光回路パターンのSEM観測データを取得する寸法計測走査型電
子顕微鏡システムであって、
前記露光回路パターンの設計データを入力する設計データ入力手段と、
該設計データ入力手段で入力された露光回路パターンの設計データと前記取得される露光回路パターンのSEM観測データとを重ね合わせ処理し、該重ね合せ処理された両者の差異を示す1次元或いは2次元の幾何学的特徴を定量化することによって前記露光の光近接補正評価のための評価指標を算出する評価指標算出手段と、
前記マスクに形成された回路パターンの設計データと前記所定の露光条件とを入力する露光条件入力手段と、
該露光条件入力手段によって入力された前記マスクの回路パターンの設計データと前記所定の露光条件とに基づいて前記マスクの回路パターンの設計データを被露光基板に露光した際の転写回路パターンのデータを計算して求める露光シミュレータとを備え、
前記評価指標算出手段において、前記露光シミュレータによって求められた転写回路パ
ターンのデータと前記露光回路パターンのSEM観測データとをマッチング処理して相関
が取れる転写回路パターンのデータの位置を算出し、該算出された転写回路パターンのデ
ータの位置に前記露光回路パターンの設計データを差し替えて位置付けすることにより前
記露光回路パターンの設計データと前記露光回路パターンのSEM観測データとを重ね合
わせ処理するように構成したことを特徴とする寸法計測走査型電子顕微鏡システム。
A dimension measurement scanning electron microscope system that acquires SEM observation data of an exposure circuit pattern exposed on a substrate to be exposed using an exposure apparatus having a predetermined exposure condition for a circuit pattern actually formed on a mask,
Design data input means for inputting design data of the exposure circuit pattern;
One-dimensional or two-dimensional data indicating the difference between the overlay processing of the exposure circuit pattern design data input by the design data input means and the acquired SEM observation data of the exposure circuit pattern. Evaluation index calculating means for calculating an evaluation index for optical proximity correction evaluation of the exposure by quantifying the geometric feature of
Exposure condition input means for inputting design data of the circuit pattern formed on the mask and the predetermined exposure condition;
Transfer circuit pattern data when the mask circuit pattern design data is exposed on the substrate to be exposed based on the mask circuit pattern design data and the predetermined exposure conditions input by the exposure condition input means. With an exposure simulator calculated
In the evaluation index calculating means, the transfer circuit pattern data obtained by the exposure simulator and the SEM observation data of the exposure circuit pattern are matched to calculate the position of the transfer circuit pattern data that can be correlated, and the calculation The exposure circuit pattern design data and the SEM observation data of the exposure circuit pattern are overlaid by replacing the exposure circuit pattern design data with the transferred transfer circuit pattern data position. Dimensional measurement scanning electron microscope system.
前記評価指標算出手段において、前記定量化する幾何学的特徴は、回路パターンのライ
ン幅の寸法値、回路パターン端部の設計位置からの後退寸法、近接する回路パターン間の
距離、回路パターン角部の丸まりの程度、円形若しくは楕円形回路パターンの半径若しく
は短径と長径との比、回路パターンの面積、の全て又は一部であることを特徴とする請求
項1記載の寸法計測走査型電子顕微鏡システム。
In the evaluation index calculation means, the geometric feature to be quantified includes the line width dimension value of the circuit pattern, the receding dimension from the design position of the circuit pattern end, the distance between adjacent circuit patterns, and the circuit pattern corner. 2. The dimension measurement scanning electron microscope according to claim 1, wherein the dimension measurement scanning electron microscope is all or part of a degree of rounding, a radius or ratio of a minor axis to a major axis of a circular or elliptical circuit pattern, and an area of a circuit pattern. system.
前記露光シミュレータにおいて、前記計算して求める転写回路パターンのデータは、光
強度分布を適当な光強度で切断して得られる断面形状のデータ、或いは前記光強度分布を
切断する光強度を変動させて各光強度で得られる断面形状のデータの内前記露光回路パタ
ーンのSEM観測データと形状が近くなる選択された断面形状のデータであることを特徴
とする請求項1記載の寸法計測走査型電子顕微鏡システム。
In the exposure simulator, the calculated transfer circuit pattern data is obtained by varying the light intensity distribution that cuts the light intensity distribution or the sectional shape data obtained by cutting the light intensity distribution with an appropriate light intensity. 2. The dimension measurement scanning electron microscope according to claim 1, wherein the cross-sectional shape data obtained at each light intensity is selected cross-sectional shape data close to the SEM observation data of the exposure circuit pattern. system.
前記評価指標算出手段において、前記露光回路パターンのSEM観測データ及び前記露
光回路パターンの設計データの全て或いは一部を重ね合わせて表示する表示手段を有する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の寸法計測走査型電子顕微鏡システム。
3. The evaluation index calculation means includes display means for displaying all or part of SEM observation data of the exposure circuit pattern and design data of the exposure circuit pattern in an overlapping manner. Dimension measurement scanning electron microscope system.
前記評価指標算出手段において、前記定量化された幾何学的特徴量の全て或いは一部を
表示する表示手段を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の寸法計測走査型電子顕微鏡システム。
The dimension measurement scanning electron microscope system according to claim 1, wherein the evaluation index calculation unit includes a display unit that displays all or a part of the quantified geometric feature amount.
実際にマスクに形成された回路パターンを所定の露光条件を有する露光装置を用いて被
露光基板に露光された露光回路パターンのSEM観測データを取得する観測顕微鏡と、
前記露光回路パターンの設計データを入力する入力手段と、
該入力手段で入力された露光回路パターンの設計データと前記観測顕微鏡により取得さ
れる露光回路パターンのSEM観測データとを重ね合わせ処理し、該重ね合せ処理された両者の差異を示す1次元或いは2次元の幾何学的特徴を定量化することによって前記露光の光近接補正評価のための評価指標を算出する評価指標算出手段と、
マスクの回路パターンの設計データと前記所定の露光条件とを入力する入力手段と、
該入力手段によって入力された前記マスクの回路パターンの設計データと前記所定の露光条件とに基づいて前記マスクの回路パターンの設計データを被露光基板に露光した際の転写回路パターンのデータを計算して求める表示手段を有する露光シミュレータとを備え、
前記評価指標算出手段において、前記露光シミュレータによって求められた転写回路パ
ターンのデータと前記露光回路パターンのSEM観測データとをマッチング処理して相関
が取れる転写回路パターンのデータの位置を算出し、該算出された転写回路パターンのデ
ータの位置に前記露光回路パターンの設計データを差し替えて位置付けすることにより前
記露光回路パターンの設計データと前記露光回路パターンのSEM観測データとを重ね合わせ処理し、
前記露光シミュレータにおいて、前記マスクの回路パターンの設計データ及び前記転写
回路パターンのデータの全て或いは一部を前記表示手段に重ね合わせて表示する
ことを特徴とする回路パターン形状の評価システム。
An observation microscope that acquires SEM observation data of an exposure circuit pattern exposed on a substrate to be exposed using an exposure apparatus having a predetermined exposure condition for the circuit pattern actually formed on the mask;
Input means for inputting design data of the exposure circuit pattern;
The design data of the exposure circuit pattern input by the input means and the SEM observation data of the exposure circuit pattern acquired by the observation microscope are superposed, and the one-dimensional or two-dimensional difference indicating the difference between the superposed processes An evaluation index calculating means for calculating an evaluation index for optical proximity correction evaluation of the exposure by quantifying a geometric feature of a dimension;
Input means for inputting design data of the circuit pattern of the mask and the predetermined exposure condition;
Based on the design data of the mask circuit pattern inputted by the input means and the predetermined exposure condition, the circuit pattern data of the mask is calculated when the exposure target substrate is exposed to the design data of the circuit pattern of the mask. An exposure simulator having display means to be obtained,
In the evaluation index calculating means, the transfer circuit pattern data obtained by the exposure simulator and the SEM observation data of the exposure circuit pattern are matched to calculate the position of the transfer circuit pattern data that can be correlated, and the calculation The exposure circuit pattern design data and the SEM observation data of the exposure circuit pattern are overlaid by replacing the exposure circuit pattern design data with the transferred transfer circuit pattern data position,
In the exposure simulator, a circuit pattern shape evaluation system characterized in that all or part of the design data of the circuit pattern of the mask and the data of the transfer circuit pattern are superimposed on the display means.
前記評価指標算出手段において、前記定量化する幾何学的特徴は、回路パターンのライ
ン幅の寸法値、回路パターン端部の設計位置からの後退寸法、近接する回路パターン間の
距離、回路パターン角部の丸まりの程度、円形若しくは楕円形回路パターンの半径若しく
は短径と長径との比、回路パターンの面積、の全て又は一部であることを特徴とする請求
項6記載の回路パターン形状の評価システム。
In the evaluation index calculation means, the geometric feature to be quantified includes the line width dimension value of the circuit pattern, the receding dimension from the design position of the circuit pattern end, the distance between adjacent circuit patterns, and the circuit pattern corner. 7. The circuit pattern shape evaluation system according to claim 6, wherein the circuit pattern shape evaluation system is all or part of the degree of rounding, the radius or ratio of the minor axis to the major axis of the circular or elliptical circuit pattern, and the area of the circuit pattern. .
前記露光シミュレータにおいて、前記計算して求める転写回路パターンのデータは、光
強度分布を適当な光強度で切断して得られる断面形状のデータ、或いは前記光強度分布を
切断する光強度を変動させて各光強度で得られる断面形状のデータの内前記露光回路パタ
ーンの観測データと形状が近くなる選択された断面形状のデータであることを特徴とする
請求項6記載の回路パターン形状の評価システム。
In the exposure simulator, the calculated transfer circuit pattern data is obtained by varying the light intensity distribution that cuts the light intensity distribution or the sectional shape data obtained by cutting the light intensity distribution with an appropriate light intensity. 7. The circuit pattern shape evaluation system according to claim 6, wherein the cross-sectional shape data obtained at each light intensity is selected cross-sectional shape data that is close in shape to observation data of the exposure circuit pattern.
前記評価指標算出手段において、前記露光回路パターンのSEM観測データ及び前記露光回路パターンの設計データの全て或いは一部を重ね合わせて表示する表示手段を有することを特徴とする請求項6又は7に記載の回路パターン形状の評価システム。 8. The evaluation index calculation means includes display means for displaying all or part of SEM observation data of the exposure circuit pattern and design data of the exposure circuit pattern in an overlapping manner. Circuit pattern shape evaluation system. 前記評価指標算出手段において、前記定量化された幾何学的特徴量の全て或いは一部を
表示する表示手段を有することを特徴とする請求項6又は7に記載の回路パターン形状の評価システム。
8. The circuit pattern shape evaluation system according to claim 6, wherein the evaluation index calculation means includes display means for displaying all or part of the quantified geometric feature value.
前記評価指標算出手段において、前記算出された評価指標が、許容範囲外であると判断
された場合に、マスク設計処理部又は露光装置に対して、前記評価指標が許容範囲外であ
る致命個所の位置情報、評価指標の種類及び評価指標値をフィードバックする手段を有す
ることを特徴とする請求項6又は7に記載の回路パターン形状の評価システム。
In the evaluation index calculation means, when it is determined that the calculated evaluation index is out of the allowable range, a critical part where the evaluation index is out of the allowable range for the mask design processing unit or the exposure apparatus. 8. The circuit pattern shape evaluation system according to claim 6, further comprising means for feeding back position information, a type of evaluation index, and an evaluation index value.
前記評価指標算出手段において、前記算出された評価指標が、許容範囲外であると判断
された場合に、警告を出力する手段を有することを特徴とする請求項6又は7に記載の回路パターン形状の評価システム。
8. The circuit pattern shape according to claim 6, further comprising a means for outputting a warning when the evaluation index calculation means determines that the calculated evaluation index is out of an allowable range. Evaluation system.
実際にマスクに形成された回路パターンを所定の露光条件を有する露光装置を用いて被
露光基板に露光された露光回路パターンの観測データを観測顕微鏡によって取得する観測
データ取得ステップと、
前記露光回路パターンの設計データを入力する設計データ入力ステップと、
該設計データ入力ステップで入力された露光回路パターンの設計データと前記観測データ取得ステップで取得される露光回路パターンの観測データとを重ね合わせ処理し、該重ね合せ処理された両者の差異を示す1次元或いは2次元の幾何学的特徴を定量化することによって前記露光の光近接補正評価のための評価指標を算出する評価指標算出ステップと、
マスクの回路パターンの設計データと前記所定の露光条件とを入力する露光条件入力ステップと、
該露光条件入力ステップによって入力された前記マスクの回路パターンの設計データ
と前記所定の露光条件とに基づいて前記マスクの回路パターンの設計データを被露光基板
に露光した際の転写回路パターンのデータを計算して求める露光シミュレーションステッ
プを有し、
前記評価指標算出ステップにおいて、前記露光シミュレーションステップによって求め
られた転写回路パターンのデータと前記露光回路パターンの観測データとをマッチング処
理して相関が取れる転写回路パターンのデータの位置を算出し、該算出された転写回路パ
ターンのデータの位置に前記露光回路パターンの設計データを差し替えて位置付けするこ
とにより前記露光回路パターンの設計データと前記露光回路パターンの観測データとを重
ね合わせ処理する
ことを特徴とする回路パターン形状の評価方法。
An observation data acquisition step of acquiring observation data of an exposure circuit pattern exposed on the substrate to be exposed using an exposure apparatus having a predetermined exposure condition for the circuit pattern actually formed on the mask;
A design data input step for inputting design data of the exposure circuit pattern;
The exposure circuit pattern design data input in the design data input step and the exposure circuit pattern observation data acquired in the observation data acquisition step are overlaid, and the difference between the two subjected to the overlap processing is shown. An evaluation index calculation step for calculating an evaluation index for optical proximity correction evaluation of the exposure by quantifying a two-dimensional or two-dimensional geometric feature;
An exposure condition input step for inputting design data of the circuit pattern of the mask and the predetermined exposure condition;
Transfer circuit pattern data when the mask circuit pattern design data is exposed on the substrate to be exposed based on the mask circuit pattern design data and the predetermined exposure conditions input in the exposure condition input step An exposure simulation step for calculating and obtaining
In the evaluation index calculation step, the transfer circuit pattern data obtained in the exposure simulation step and the exposure circuit pattern observation data are matched to calculate the position of the transfer circuit pattern data that can be correlated, and the calculation The exposure circuit pattern design data and the exposure circuit pattern observation data are overlaid by replacing the exposure circuit pattern design data at the position of the transferred transfer circuit pattern data. Circuit pattern shape evaluation method.
前記評価指標算出ステップにおいて、前記定量化する幾何学的特徴は、回路パターンの
ライン幅の寸法値、回路パターン端部の設計位置からの後退寸法、近接する回路パターン
間の距離、回路パターン角部の丸まりの程度、円形若しくは楕円形回路パターンの半径若
しくは短径と長径との比、回路パターンの面積、の全て又は一部であることを特徴とする
請求項13記載の回路パターン形状の評価方法。
In the evaluation index calculating step, the geometric feature to be quantified includes the line width dimension value of the circuit pattern, the receding dimension from the design position of the circuit pattern end, the distance between adjacent circuit patterns, and the circuit pattern corner. 14. The method of evaluating a circuit pattern shape according to claim 13, wherein the circuit pattern shape is all or part of a rounding degree, a radius or a ratio of a minor axis to a major axis of a circular or elliptical circuit pattern, and an area of the circuit pattern. .
前記露光シミュレーションステップにおいて、前記計算して求める転写回路パターンの
データは、光強度分布を適当な光強度で切断して得られる断面形状のデータ、或いは前記
光強度分布を切断する光強度を変動させて各光強度で得られる断面形状のデータの内前記
露光回路パターンの観測データと形状が近くなる選択された断面形状のデータであること
を特徴とする請求項13記載の回路パターン形状の評価方法。
In the exposure simulation step, the calculated transfer circuit pattern data is obtained by varying the cross-sectional shape data obtained by cutting the light intensity distribution with an appropriate light intensity or the light intensity for cutting the light intensity distribution. 14. The method of evaluating a circuit pattern shape according to claim 13, wherein the cross-sectional shape data obtained at each light intensity is selected cross-sectional shape data whose shape is close to the observation data of the exposure circuit pattern. .
前記評価指標算出ステップにおいて、前記露光回路パターンの観測データ及び前記露光
回路パターンの設計データの全て或いは一部を重ね合わせて表示手段に表示する表示ステ
ップを含むことを特徴とする請求項13又は14に記載の回路パターン形状の評価方法。
15. The evaluation index calculating step includes a display step of superimposing or displaying all or part of the exposure circuit pattern observation data and the exposure circuit pattern design data on a display unit. The circuit pattern shape evaluation method described in 1.
前記評価指標算出ステップにおいて、前記定量化された幾何学的特徴量の全て或いは一
部を表示手段に表示する表示ステップを含むことを特徴とする請求項13又は14に記載の回路パターン形状の評価方法。
The circuit pattern shape evaluation according to claim 13 or 14, wherein the evaluation index calculation step includes a display step of displaying all or a part of the quantified geometric feature amount on a display means. Method.
前記評価指標算出ステップにおいて、前記算出された評価指標が、許容範囲外であると
判断された場合に、マスク設計処理部又は露光装置に対して、前記評価指標が許容範囲外
である致命個所の位置情報、評価指標の種類及び評価指標値をフィードバックするステッ
プを有することを特徴とする請求項13又は14に記載の回路パターン形状の評価方法。
In the evaluation index calculation step, when it is determined that the calculated evaluation index is out of the allowable range, the critical design point where the evaluation index is out of the allowable range is determined for the mask design processing unit or the exposure apparatus. 15. The circuit pattern shape evaluation method according to claim 13, further comprising a step of feeding back position information, a type of evaluation index, and an evaluation index value.
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